Chapitre II
Généralités sur les compresseurs compresseurs
Le présente chapitre, a pour but de citer les différents types des compresseurs et de présenter les caractéristiques de construction d'un compresseur centrifuge. II. 1. Généralités sur les compresseurs centrifuges
Toutes les turbomachines qui sont les turbocompresseurs, turbocompresseurs, les ventilateurs, les turbines; à vapeur; à gaz; hydrauliques; les pompes centrifuges; et aiales!etc, fonctionnent théoriquement d'apr"s les m#mes principes, et obéissent en particulier à la loi de réversibilité. $n peut donc imaginer qu'il soit possible d'utiliser la m#me méthode de calcul pour des machines de cette nature. %ais en réalité l'eistence de phénom"nes physiques tels que la viscosité, la compressibilité des gaz, etc.! modifient les r"gles qui ne sont valables, que pour un fluide idéal; et il est impossible de négliger ces éléments sous risque de lourdes erreurs &d'autre part, la réversibilité ne peut avoir lieu et qu'entre certaines limites surtout s'il s'agit de liquide. Les turbocompresseurs sont des machines dans lesquelles, un fluide échange de l'énergie avec des impluseurs munis d'aubes, tournant autour d'un ae. L'indice principal de ces compresseurs est la continuité de l'écoulement de l'entrée à la sortie. Les aubes ménagent entre elles des canau par lesquels le fluide s'écoule. (lles sont des obstacles prolongés donnant la direction au fluide qui les traverse. Les turbocompresseurs peuvent #tre divisés en plusieurs types à savoir) •
ventilateurs;
•
soufflantes;
•
compresseurs aiau et les compresseurs centrifuges.
Les turbocompresseurs sont appliqués dans divers domaines; ils peuvent #tre utilisés dan l'industrie du gaz, la métallurgie mécanique etc.! Les avantages de ces machines sont qu'elles q u'elles peuvent #tre accouplées directement à un moteur électrique ou à une turbine sans mécanisme bielle*manivelle. +'est pour FHC 2006
-
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs compresseurs
cette raison qu'elles sont moins encombrantes par rapport au compresseurs à piston. II.2. Définition
Les compresseurs sont des appareils qui transforment lénergie mécanique fournie par une machine motrice en énergie de d e pression; &en réalisant un accroissement de pression dun fluide à l/état gazeu. I. 3. But de la compression
La compression en générale, peut #tre imposée par la nécessité technique de déplacer une certaine quantité de gaz d'un syst"me à une certaine pression, vers un autre syst"me à une autre pression plus élevée. +ette opération a pour but de) faire circuler un gaz dans un circuit fermé.
•
•
produire des condition favorables favorables &de pression pour des réactions chimiques.
envoyer un gaz dans un pipe*line de la zone de production vers
•
l'utilisateur. obtenir de l'air comprimé pour la combustion.
•
récupérer du gaz &unités de 0.1.L ou autres.
•
II.4. Classification des compresseurs
Les compresseurs peuvent #tre classées selon plusieurs caractéristiques selon)
le principe de fonctionnement &volumétrique, turbocompresseur; turbocompresseur;
mouvement des pi"ces mobiles &mouvement linéaire, rotatif;
les compresseurs d'air;
les compresseurs des gaz.
(n général il eiste deu grandes familles de compresseur, les compresseurs volumétriques et les turbocompresseurs. 2ans les premiers, l'élévation de pression est obtenue en réduisant un certain volume de d e gaz par action mécanique, dans d ans les FHC 2006
3
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
seconds, on augmente la pression en convertissant de fa4on continue l'énergie cinétique communiquée au gaz en énergie de pression d5e à l'écoulement autour des aubages dans la roue. Les compresseurs
Les compresseurs Volumétriques
Les compresseurs rotatifs
Les compresseurs # piston
Les turo! compresseurs
Les compresseurs a"iau"
Les compresseurs centrifuges
Fig: II.1 Classification des compresseurs
2'apr"s leurs principes de fonctionnement, on distingue les types suivants) II.4.1. Compresseurs $olumétriques a. Compresseurs # piston
+es compresseurs réalisent la compression du gaz par réduction du volume qui lui est offert. La variation du volume et le déplacement du gaz est obtenu par le mouvement alternatif d'un piston à l'intérieur d'un cylindre. $n classe les compresseurs à piston d'apr"s les différentes indices)
disposition des cylindres &horizontale, verticale;
nombres des cylindres &monocylindrique, !;
méthode de refroidissement &air, eau;
méthode de graissage &barbotage, sous pression,!.
. Compresseurs rotatifs $olumétriques
+es compresseurs tels que les compresseurs à piston compriment les gaz par réduction du volume. 6armi ces appareils )
FHC 2006
7
BOUMERDES
Chapitre II •
Généralités sur les compresseurs
Les une réalisent la compression progressivement dans une capacité fermée de volume, décroissant suivant un cycle semblable à celui qui est obtenue dans les compresseurs à piston.
•
Les autres transportent les gaz d/une enceinte à basse pression à une autre à pression élevée, le cycle est alors tout à fait différent. 6armi les compresseurs rotatifs on distingue)
•
compresseurs à palettes mobiles;
•
compresseur à anneau liquide;
•
compresseur à rotors hélico8dau.
II.4.2. Les turocompresseurs
2ans les turbo*compresseurs, l'élévation de la pression résulte précisément d'une action sur la vitesse de fluide. 9ci encore, l'énergie nécessaire au fonctionnement du compresseur est dépensée sous forme de travail, celui*ci est transformé sous forme d'énergie cinétique au fluide à comprimer, et cette derni"re à son tour est transformée en pression. La mise en vitesse est obtenue en soumettant le fluide à l'action des roues à aubes ayant une grande vitesse rotative. +es machines assurent la compression gr:ce à la force centrifuge, d5e au mouvement de rotation des roues munies d'aubes ou d/ailettes. Les turbocompresseurs sont divisés en) a. Compresseurs centrifuges
Les turbocompresseurs peuvent #tre des compresseurs centrifuges &fig.99., dans lesquels le parcours du gaz dans les roues est dirigé du centre vers la périphérie. 2onc l'énergie de gaz comprimé augmente gr:ce à la force centrifuge qui est provoquée par le mouvement de rotation des roues des aubes. Les compresseurs centrifuges sont employés pour des hauteurs manométriques élevées. . Compresseurs a"iau"
FHC 2006
<
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
Les compresseurs aiau comme les compresseurs centrifuges, sont des turbocompresseurs, L'accroissement de la pression résulte d'une action sur la vitesse de fluide &fig 99.- en annee.
FHC 2006
=
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
Le travail fourni par la turbine sous forme d'énergie mécanique transmise à l'aube du compresseur est transformé en énergie cinétique du gaz à comprimer
:F ig .I I.
2
FHC 2006
>
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
gr:ce à la rotation des aubes; celle*ci est à son tour transformé en énergie de pression dans le diffuseur. +haque étage est constitué par une rangée d'aubes fies, et une rangée
FHC 2006
?
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
+e type de machine est constitué par &fig.99.3) un corps etérieur &@ contenant la partie du stator dite ensemble de diaphragmes &A oB est introduit un rotor formé par un arbre &+, une ou plusieurs roues &2, le tambour ou piston d'équilibrage &(, le collet du palier de butée &C. Le rotor entraDné par la machine motrice tourne sur les paliers porteurs &E, il est gardé dans sa position aiale par le palier de butée &9. 2es dispositifs d'étanchéité à labyrinthe &L, si nécessaire et des étanchéités d'huile d'etrémité agissent sur le rotor. II.%. Les t&pes de compresseurs centrifuges
Les compresseurs centrifuges ont des formes différentes en fonction du service pour lequel ils doivent #tre utilisés et de la pression nominale, selon les classifications, on peut adopter les subdivisions suivantes) II.%.1. Compresseurs a$ec corps ou$erts 'ori(ontalement )*plit+
L'enveloppe du compresseur se divise le long du plan horizontal en deu parties, supérieure et inférieure &assemblées par boulonnages au niveau du plan de Foint horizontal. L'étanchéité du Foint est de type métal ces enveloppes sont souvent moulés. La construction de la machine est con4ue pour permettre un démontage facile. 9l n'est pas cependant adéquat en vue de l'opération à haute pression ou celle utilisant le gaz contenant une quantité importante d'hydrog"ne; ce qui rend la masse moléculaire réduite. 2ans l'ordre général, la limite maimale de pression devait #tre de 7G à
Les corps ouverts verticalement sont constitués d/un cylindre fermé au etrémités par deu flasques .+/est pour cette raison que ce type de compresseurs FHC 2006
G
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
est dénommé HbarrelH. +es compresseurs, généralement multi*étagés, peuvent fonctionner à des pressions élevées &Fusqu/à =GG IgfJcm; &fig.99.<.
:F IG .I I.
5 FHC 2006
BOUMERDES
Chapitre II
FHC 2006
Généralités sur les compresseurs
BOUMERDES
F IG I.
.I
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
6
FHC 2006
-
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
II.,. Comparaison entre les différents t&pes des compresseurs
Le tableau ci*dessous nous donne une comparaison entre les différents types de compresseurs suivant leur débit, pression, rendement et leur mouvement )
&pes
$t linéaire
e u q i r t é m u l o V r u e s s e r p m o c o r u 1
# pistons
$t rotatif
Déit
faible à
K
moyen
ression
endement
levée
tr"s bon
otatif
K
Caible
Aasse
Caible
Centrifuge
K
9mportant
levée
tr"s bon
Aasse
tr"s bon
"ial
K
tr"s important
II.-. rincipe de fonctionnement d/un compresseur centrifuge0
Le gaz est aspiré par le compresseur à travers la bride d'aspiration. 9l entre dans une chambre annulaire appelée volute d'aspiration &pour éviter la turbulence à l'entrée de la roue et converge uniformément dans toutes les directions radiales &fig99.= dans la chambre annulaire du coté opposée par rapport à la bride d'aspiration. 9l eiste une ailette pour éviter la formation de tourbillons de gaz. (nsuite le gaz entre dans le diaphragme d'aspiration et passe à la premi"re roue &fig99.> à une vitesse + et une pression 6 &les roues sont constituées de deu disques, appelées disque et contre disque, unis par des aubes, elles sont calées à chaud sur l'arbre et fiées par une ou deu clavettes.
3 %Fig II .7: parcourt du gaz l!entrée du compresseur "#rides d$aspiration FHC 2006
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
Fig II. &: 'arcourt du gaz au ni(eau de l$impluseur
La roue pousse le gaz vers la périphérie en augmentant sa vitesse à la valeur +,et la pression à la valeur 6 qui est lég"rement supérieur à 6.La vitesse de la sortie aura une composante radiale et une composante tangentielle. (nsuite, d'un mouvement en spirale, le gaz passe dans une chambre circulaire appelée diffuseur oB la vitesse sera réduite à la valeur +- qui est inférieure à +, et cette diminution de vitesse contribue à une élévation de pression à la valeur 6- qui est supérieure à 6 &fig .99.?;
FHC 2006
7
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
puis le gaz parcourt le canal de retour; celui*ci est une chambre circulaire délimitée par deu anneau formant le diaphragme intermédiaire oB se trouvent les aubes &fig.99.?; qui ont pour t:che de diriger le gaz vers l'aspiration de la roue suivante.
C1 1 euoR + i t e s s e d u g a z
2C 2
ruesuffiD
2C 5 3C 2 6 3
2C
1C
3C )ra*et
' r e s s i o n d u g a z
3 2
1 te*ar)
I.GIF
La disposition des aubes est telle, à redresser le mouvement en spirale du gaz de mani"re à obtenir une sortie radiale et une entrée aiale vers la roue suivante. (nsuite le gaz est aspiré par la deui"me roue. (t pour chaque roue le m#me parcours se rép"te.
FHC 2006
<
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
6our réduire au minimum les fuites internes de gaz, des Foints à labyrinthes de deu ou plusieurs segments de bague, sont montées sur le diaphragme. La derni"re roue de l'étage &par étage on entend la zone de compression entre deu brides consécutives envoie le gaz dans un diffuseur qui l'am"ne à une chambre annulaire appelée volute de refoulement &fig. 99.. La volute de refoulement est une chambre circulaire collectant le gaz de la périphérie des diffuseurs, le dirigeant vers la bride de refoulement, prés de cette derni"re il y une autre ailette qui emp#che le gaz de continuer à tourner dans la volute et qui l'envoie à la bride de refoulement &fig.99.. Le piston d'équilibrage est monté sur l'arbre apr"s la derni"re roue. 9l sert à équilibrer l'ensemble des poussées des deu roues.
Fig. II.1- : 'arcourt du gaz au ni(eau de diffuseur
FHC 2006
=
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
Fig II.11 : chéma présentant la (olute de refoulement
%Fig II.12: 'arcourt du gaz la sorties du compresseur "#rides de refoulement
FHC 2006
>
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
II.7. Caractéristiques de construction des compresseurs centrifuges
(aminons maintenant les diverses composants, en faisant particuli"rement attention au techniques de construction; au dimensionnements et au matériau utilisés. $n peut citer les caractéristiques suivantes) II.7.1. Corps
+'est l'enveloppe eterne du compresseur ; et comme on l'a déFà cité, il y a des corps ouverts horizontalement et des corps ouverts verticalement. II.7.1.1. Corps ou$erts 'ori(ontalement
Les deu corps sont traditionnellement obtenus par fusion. Le choi du matériau dépend de la pression et de la température de fonctionnement, des diminutions du gaz à traiter et des limites imposées par les nomes @69. Lorsqu'on doit avoir recours au aciers, pour la fusion de ces corps on utilise de l'acier @M%T @< N+@. Mi le compresseur doit fonctionner à basse température, on utilise l'acier @MT%-7 +@7' -O +r ou bien +C>. 6lus récemment on a la tendance à adopter une solution soudée présentant certains avantages par apport à la fusion. a. corps ou$erts $erticalement
@ussi bien, les enveloppes que les couvercles, les etrémités sont obtenues par forgeage afin de rendre le matériau plus homog"ne, et donc plus résistant en considération des pressions élevées auquelles ces compresseurs doivent travailler. 1ormalement, on utilise de l'acier au carbone adopté &G, P G,7O au lieu de G,-7O qui est suffisant pour obtenir de bonnes caractéristiques mécaniques, et en m#me temps pour conférer des caractéristiques de soudabilité pour les compresseurs à tr"s haute pression, on utilise au contraire un acier allié, ayant des caractéristiques mécaniques plus élevées. Les bouches d'aspiration et de refoulement soudées au corps sont normalement forgées et sont du m#me matériau que celui*ci. FHC 2006
?
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
. diap'ragmes
Les diaphragmes constituent le profilage fluodynamique de la partie fie du compresseur &fig 99.- en annee. 9ls sont divisés en quatre types) d'aspiration, intermédiaires, entre étage; et de refoulement. •
Le diap'ragme d/aspiration0 a la t:che d'acheminer le gaz à l'entrée de la
premi"re roue, en cas oB le réglage du débit du compresseur serait effectué moyennant des aubes variables, qui sont commandées de l'etérieur. +e réglage est obtenu en modifiant l'angle d'arrivée du gaz à la roue. •
Les diap'ragmes intermédiaires0 ont la double t:che
de former le diffuseur
oB a lieu la transformation de l'énergie cinétique en énergie de pression et le canal de retour. 6our diriger le gaz à l'entrée de la roue suivante, les diffuseurs peuvent #tre de type à vorte libre ou à aubes. +es derniers, d'un coté améliorent le rendement de la transformation et de l'autre réduit l'élasticité de la machine. •
Les diap'ragmes de refoulement0 forme le diffuseur de la derni"re roue et la
volute de refoulement. •
Les diagrap'es entre étages0 séparent les refoulements des deu étages dans
les compresseurs à roues opposées. +haque diaphragme contient des anneau en labyrinthe qui servent d'étanchéité sur le contre*disque de la roue, et sur les douilles intermédiaires pour éviter les fuites d'un étage à l'autre. Les diaphragmes, pour des raisons évidentes d'installation dans le rotor, se divisent en deu moitiés. Condamentalement ils ne différent pas suivant qu'ils sont installés sur des compresseurs HbarrelH ou sur des compresseurs ouverts, horizontalement. La seule différence réside dans leur logement dans le corps. 6our les crit"res d'étude; il faut faire une distinction entre le dimensionnement des zones de passage du gaz qui est à la base de l'eigence thermodynamique.
FHC 2006
-G
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
6our assurer les vitesses et les angles du gaz désiré, on doit garantir le dimensionnement de l'épaisseur qui est basé sur la Q6 eistante sur les deu surfaces de chaque diaphragme. Les diaphragmes sont presque touFours obtenus par fusion à cause de leur forme complee. 1ormalement on emploie de la fonte type 02 sphéro8dale, parfois on aFoute de petits pourcentages de nicIel pour améliorer les caractéristiques de résistance au basses températures &P ,7O 19. Mi les températures de fonctionnement sont inférieures à GGR+, on emploie les aciers @M%T @-7 ou @M%T @-7 tn +C>. II.7.3. otor
+'est la partie mobile du compresseur qui se trouve dans le stator, c'est un arbre en acier forgé sur lequel sont montés les roues et leurs entretoises, le piston d'équilibrage, le moyeu d'accouplement, le collet de butée et éventuellement les parties tournantes d'étanchéité &fig 99.3.
FIG .II.1/ : 0otor de compresseur multi étagés
II.7.4. rre
L'arbre est constitué d'une partie centrale, normalement à diam"tre constant, oB travaillent les paliers et l'étanchéité d'etrémité. FHC 2006
-
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
L'arbre est dimensionné de mani"re à avoir la plus grande rigidité possible. 2ans la constitution des arbres de n'importe quel type de compresseur, on utilise de l'acier 3G1icr%G=S19. (n réalité cet acier a des propriétés mécaniques meilleures que celles normalement demandées pour un service standard des arbres des compresseurs centrifuges. II.7.8. Les roues
Les roues sont montées frettées sur l'arbre. Le serrage est suffisant pour assurer le contact entre la roue et l'arbre. Lorsque cette roue est soumise au efforts liés à la rotation, les roues sont clavetées et positionnées aialement par leur entretoise. Les roues sont constituées généralement d'un moyeu et d'un flasque, les aubes du moyeu par soudage ou brassage &fig 99.7. La conception et la fabrication des roues sont rigoureusement contrlées. La résistance mécanique des roues constitue une des limitations à la vitesse de rotation. La limite pour la vitesse périphérique des roues est de -GG de -7G mJs, et peut #tre nettement plus basse quand le gaz est acide. Le matériau et ses traitements thermiques, pour les roues et tous les éléments en contact avec le gaz, sont choisis en fonction du gaz véhiculé &acide ou non. 6our leur construction, il faut un acier ayant des propriétés mécaniques élevées mais à faible pourcentage de carbone, pour obtenir une soudure de bonne qualité des aubes.
Fig II.15 : roue #idimensionnel d!un compresseur centrifuge FHC 2006 -
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
II.7.8. Le piston d/équilirage
+haque roue a sur une partie de sa surface, d'un cté sa pression d'entrée et de l'autre sa pression de sortie. L'étanchéité entre ces deu pressions est réalisée en général par labyrinthe. +eci crée une force aiale. La somme des forces aiales des roues donne une force non compatible avec les capacités de charge d'une butée hydraulique. 6our compenser les forces aiales des roues, un piston d'équilibrage est aFouté sur l'arbre &fig.99.<. Le diam"tre etérieur de ce piston est calculé pour équilibrer les forces aiales du rotor. +e piston d'équilibrage a généralement d'un coté la pression de la derni"re roue et de l'autre la pression d'adsorption. +ette derni"re est ramenée dans la chambre voisinant du piston par une tuyauterie eterne au compresseur reliant cette chambre à l'aspiration du compresseur. +e dispositif a l'avantage de limiter les poussées aiales de roues, de permettre le fonctionnement des étanchéitésiston de bout d'arbre à la pression d'aspiration, mais d/équilirage gén"re des recirculations internes diminuant le rendement polytropique du compresseur.
--
FHC 2006
Fig II .16
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
II.7.,. ccouplement d/entra9nement
L'accouplement sert à transmettre la puissance de la machine motrice au compresseur. 9l peut #tre direct au moyen d'un multiplicateur de vitesse, suivant le type d'entraDnement. Les accouplements fleibles sont les plus utilisées. 9ls découplent correctement les comportements des vibrations de chacun des rotors. Les accouplements à denture nécessitent une lubrification et introduisent des forces aiales importantes. Les accouplements à diaphragmes ou à membranes sont préférés car ils évitent ces deu inconvénients. II.7.-. Collet du palier de utée
Le collet est construit en acier au carbone type +3G, normalement il est monté hydrauliquement par aFustement forcé. II.7.7. Douilles intermédiaires
(lles sont des manchons positionnés entre les roues. (lles ont un double but, le premier est celui de protéger l'arbre contre les fluides corrosifs, l'autre est celui de fier la position relative d'une roue par apport à l'autre. Les douilles intermédiaires sont montées en force sur l'arbre avec une tolérance négative de G,7 P O. II.7.1:. Douilles sous les garnitures d/étanc'éité # 'uile
FHC 2006
-3
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
(lles sont un acier au carbone rev#tu de matériau de dureté élevée type colmonoy. Les douilles sont employées pour protéger l'arbre contre la corrosion et les rayures éventuelles et en outre, elles peuvent #tre remplacées facilement. II.1:. ;tanc'éité a. Garnitures # la&rint'es
La réduction au minimum des fuites vers l'etérieur est obtenue dans le cas oB elles sont tolérées, par un Feu de garnitures à labyrinthe. 2ans ce cas le gaz qui tend à fuir des etrémités de l'arbre est bloqué par une série de lames appelée labyrinthe. Les garnitures à labyrinthe sont construites en alliage léger ou matériau résistant à la corrosion, de dureté inférieure à celle de l'arbre pour éviter l'endommagement de ce dernier en cas de contact accidentel. Les garnitures peuvent #tre etraites aisément, le nombre des lames et le Feu dépendent des conditions de fonctionnement. Les garnitures à labyrinthes sont en alliage d'aluminium recuit. . Garnitures mécaniques
La garniture mécanique est donc un organe essentiel de toute machine tournante, pour assurer l'étanchéité entre deu faces en mouvement relatif &rotation. Lubrifiée par une film liquide, l'étanchéité est assurée par le contact d'un anneau stationnaire en carbone, plaqué sur un anneau tournant &rainuré et en tungst"ne, monté sur l'arbre du compresseur. Le contact est assuré par l'action combinée d'élément élastique &ressorts et soufflets et* par la distribution de la pression agissant sur la bague m#me. Le contact entre le collet et la bague produit de la chaleur qui doit #tre éliminée en refroidissant la garniture avec l'huile. L'huile sous pression est fournie par une centrale d'huile d'étanchéité. +es centrales d'huile nécessitent un entretien tr"s important et elles sont les principales causes d'arr#t observé sur les unités des compresseurs centrifuges.
FHC 2006
-7
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
L'utilisation des garnitures s"ches évite l'utilisation de ces centrales d'huile d'étanchéité et permet d'améliorer la fiabilité des compresseurs centrifuges.
uaenn@ étiéhcnaté'd 6.E rueirétni
0az de référence 0az d'équilibrage
é'd eliuh eértn(
Tambour d'équilibrage
n@ 6.A
9mpulseur
sil reila6
lap eliuh eértn(
eliuh egru6srev eénimatnoc eliuE sruegrup sel
.II.giF c% ruesserpmoC%
noitaripsa'd noisser6 tnemeluofer ed noisser6
== =
c. Garnitures s
-<
BOUMERDES
Chapitre II t&pe
Généralités sur les compresseurs
tandem0 Sne garniture simple est composée )
d'un grain stationnaire centré et guidé par un ou plusieurs Foints
•
toriques et appuyé sur l'anneau tournant par des ressorts. d'un anneau tournant présentant des rainures en forme de
•
spirales permettant de décoller le grain stationnaire. +ette garniture est appelée tandem car composée de deu garnitures simples. +hacune pouvant étancher pression gaz, la deui"me garniture simple étant un moyen de la premi"re.
t&pe doule 0 +ette garniture est composée de deu
garnitures simples montées
face, une inFection de gaz neutre se fait entre les deu garnitures. +ette inFection peut
polluer le gaz du procédé, mais évite le reFet de ce gaz à l'atmosph"re. La
fiabilité de cette garniture est totalement liée à celle de l'inFection du gaz neutre. II.11. aliers
Les paliers porteurs et butés sont du type à fortement graissage; forcé. 9ls sont logés à l'etérieur du corps du compresseur et peuvent #tre inspectés sans éliminer la pression à l'intérieur de corps. 1ormalement le palier de butée est situé à l'etérieur par apport au paliers porteurs et du coté opposé à celui oB est monté l'accouplement.
paliers porteurs )radiau"+0 ils sont des paliers lisses et
ils positionnent
radialement le rotor à l'intérieur dualiers stator porteurs et doivent supporter le poids du rotor, ils peuvent accepter des pressions spécifiques Fusqu'à G bars. Les paliers radiau peuvent #tre des patins pivotants comprenant une coquille d'acier &cage du coussinet, de semelles ou des paliers à patins oscillants, possédant une bonne capacité d'amortissement Fusqu'à -GR+. 9ls sont équipés de thermocouples et de supporter la résistance permettant de mesurer la température de surface du métal blanc.
FHC 2006
-= Fig II .1&: palier porteurs
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
utée a"iale0 (elle positionne aialement le rotor par apport au stator, par
l'intermédiaire du collet de butée. (lle est à double effet pour #tre capable de supporter la résultante des efforts aiau des roues du piston d'équilibrage et de l'accouplement pour tous les cas de marche du compresseur. Les paliers butées hydrauliques doivent #tre alimentés en huile à pression constante &à7 bars effectifs, bien filtrée, bien désaérée pour éviter les émulsions, non polluée par le gaz du procédé; pour ne pas dénaturer les additifs de l'huile.
Fig II.1,: 'aliers de #utée
FHC 2006
->
BOUMERDES
Chapitre II paliers
Généralités sur les compresseurs
et utées magnétiques) Les paliers magnétiques actifs travaillent par
attraction. L'attraction du rotor est faite par des électro*aimants radiau disposés autour de celui*ci. Le poids du rotor correspond à la résultante des forces électromagnétiques du palier. Le fonctionnement des butées magnétiques actives est similaire à celui des paliers magnétiques actifs; l'attraction magnétique s'effectuant sur le collet de butée. Les paliers et les butées magnétiques n'ont pas la capacité de charge des paliers hydrauliques, en raison de la saturation magnétique, leur donnant une tr"s grande souplesse d'aspiration. Leur emploi reste cependant limité dans l'industrie. II.12. Coures de performance d>un compresseur centrifuge Introduction
Les courbes de performances sont fréquemment appelées également courbes pression J volume ou hauteur J débit. Uuelque soit leur dénomination, leur but est le m#me, à savoir représenter graphiquement comment la pression et la puissance varient avec le débit. II.12.1. Limites d>utilisation importantes
2e plus, les courbes caractéristiques pression J volume représentent également les limites d/utilisation importantes. La plus importante est le point de pompage ou limite de débit minimum en dessous duquel le compresseur devient instable. +ette instabilité se manifeste par des pulsations dont le débit et la pression peuvent créer de graves dég:ts au compresseur. +/est pourquoi; on utilise un syst"me d/anti*pompage pour maintenir constamment le débit au*dessus de la valeur limite correspondant au pompage. La zone de pompage et sa limite sont clairement indiquées sur les courbes. Mi ce n/était pas le cas, il faut savoir que l/etrémité gauche des courbes correspond à la limite de pompage.
FHC 2006
-?
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
2u cté droit, les courbes se terminent normalement avant d/atteindre la condition limite appelée V MtoneWall X ou étranglement. 2/habitude, il n/est pas nécessaire d/installer moyen de contrle évitant d/opérer prés de cette limite car l/étranglement n/engendre aucun dommage à la machine. +ependant, comme chaque r"gle a ses eplications, l/installation éventuelle d/un syst"me de contrle et protection en cas d/étranglement ne doit Famais #tre négligé lors de la conception des syst"mes de contrle relatif à la machine.
II.12.2. ?tilisation de la coure )fig.II.2:+
L/ae vertical situé à gauche représente la hauteur eprimée en pourcentage de la valeur nominale. Sn point situé en haut du quadrant correspond à une grande hauteur. L/échelle horizontale représente le débit eprimé aussi en pourcentage du débit nominal ; un point situé à droite correspond à un débit important. La courbe montre que quand la hauteur augmente, le débit diminue. Mupposant que le compresseur refoule dans un syst"me demandant un niveau de pression égale à GG Y de la hauteur nominale et qu/il travaille également à GG Y de débit comme indiqué sur le graphe. Mi le syst"me en aval du refoulement utilise moins de gaz que la quantité sortant du compresseur, la pression dans la ligne de refoulement va augmenter. La courbe montre que lorsque la pression ou la hauteur eprimée en m"tre de gaz augmente, le débit à travers le compresseur diminue. Mi l/on suppose maintenant que la hauteur au refoulement atteint G Y de la valeur nominale pour maintenir le débit, la courbe de performance nous montre que pour G Y de hauteur, le débit n/est plus que ?G Y de sa valeur normale. Mi la pression dans le syst"me aval atteint G3 Yde hauteur, le compresseur pour maintenir le débit réduit le volume à =G Y de la valeur nominale. 1ous voyons sur le graphe que le point de fonctionnement correspondant à G3 Y de hauteur est plus pr"s de la ligne de pompage située à l/etr#me gauche de la courbe que le point précédant correspondant à G Y de hauteur. Uuand la hauteur nécessaire pour maintenir le FHC 2006
3G
BOUMERDES
Chapitre II
Généralités sur les compresseurs
débit augmente, le point de fonctionnement du compresseur se rapproche de la limite de pompage. (n se référant au graphe, le compresseur considéré commence à pomper pour G7 Y de hauteur. Le débit correspondant à ce point de pompage est 7G Y du débit nominal. Uuand les conditions d/eploitation atteignent ce point, le syst"me automatique contrle et de protection intervient pour éviter d/entrer dans la zone de pompage. @fin d/éviter tout incident en se rapprochant trop pr"s du point de pompage, le syst"me doit #tre calibré de fa4on à entrer en action avant m#me d/atteindre cette zone de pompage.
@
:21
d e l :11 a ' a u t e u ::1 r n o m i n a:7 l e
'ompage 1-53 1-/3
1-23
tniop
1--3
:-
1
::1
:7
:-
lanimon tiéd ud FHC 2006
raC se#ruoC :-2 .II .giF
:,
:%
:8
:4
@
3
BOUMERDES
